無(wú)衍射貝賽爾光束的傳輸與變換.pdf

1、“無(wú)衍射光束”由J. Durnin 于1987 年首次提出，它是自由空間標(biāo)量波動(dòng)方程的一組特殊解, 其場(chǎng)分布具有第一類零階貝塞爾函數(shù)J0的形式。它們的特點(diǎn)是在無(wú)界的自由空間傳播時(shí)，與傳播方向垂直的每個(gè)平面上光場(chǎng)分布是保持相同的，并且具有高度的局域化強(qiáng)度分布，也就是說(shuō)光束中電場(chǎng)強(qiáng)度的橫向分布很集中，這類光場(chǎng)絕對(duì)不遭受到衍射擴(kuò)展，Durnin將這種光束稱為無(wú)衍射光束。這個(gè)概念提出之后即得到很多實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證及各個(gè)方面的應(yīng)用。 本論文主要

2、是探討激光光束經(jīng)過(guò)軸棱錐轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的無(wú)衍射光束的傳輸特性和聚焦特性。論文中，我們基于惠更斯－菲涅耳衍射積分理論研究了由軸棱錐產(chǎn)生的貝塞爾光束的傳輸特性，并且通過(guò)幾何光學(xué)解析無(wú)衍射光束的聚焦特性。實(shí)驗(yàn)采用He-Ne激光器和半導(dǎo)體激光器作為光源，使用體視數(shù)碼顯微鏡和光束分析儀獲得無(wú)衍射光束的橫向光斑圖，并且與理論的數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)基本吻合。同時(shí)我們還采用膠片掃描的方法測(cè)量了無(wú)衍射光束的中心光斑尺寸，測(cè)量了不同光闌孔徑和不同棱角情況

3、下的最大無(wú)衍射距離和傳播軸附近橫截面內(nèi)微小光孔中的光強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示當(dāng)激光光束經(jīng)過(guò)軸棱錐轉(zhuǎn)換后有一段距離功率變化很小，且分布近似貝塞爾分布，符合無(wú)衍射光束的特性；經(jīng)過(guò)聚焦后，呈現(xiàn)三維分布中空的光束――bottle beam，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析基本吻合。 由于無(wú)衍射光束的中心光斑尺寸很小，達(dá)到了μm量級(jí)，本論文的創(chuàng)新之處就是采用膠片掃描的方法精確測(cè)量了無(wú)衍射光束的中心光斑尺寸，并且經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，該方法測(cè)量的數(shù)據(jù)與理論分析基本吻合，